СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЗАГРЯЗНЕННЫХ МЯГКИХ КОНТЕЙНЕРОВ Российский патент 2022 года по МПК B29B17/00 C08J11/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к способу регенерации пластиков или других составляющих использованных материалов, содержащих пластики, в частности, к способам переработки мягких контейнеров (МКР), загрязненных органическими загрязнителями.

Уровень техники

Известна установка переработки полимерных материалов (RU 11753 U1, опубл. 16.11.1999), включающая последовательно соединенные узлы сортировки, мойки, измельчения, агломерации и грануляции, отличающаяся тем, что содержит дополнительный узел промывки измельченных отходов в виде замкнутой циркуляционной линии, образованной цилиндрическим аппаратом с коническим днищем, снабженным турбинной мешалкой, насосом, размещенным под аппаратом и циркуляционным трубопроводом с турбулизирующей вставкой.

Однако в известном решении используется иная линия, не обеспечивающая достаточной чистоты материалов, полученных из мягких контейнеров, загрязненных органическими загрязнителями.

Известна линия по переработке пластмасс (GB 2465839 A, опубл. 09.06.2010), которая раскрывает усовершенствованную технологическую линию и способ разделения и рециркуляции многих различных типов пластмасс в промышленном масштабе. Линия по переработке пластмасс включает конвейер для доставки пластиковых отходов через ряд последовательно расположенных станций/ступеней, включая станцию первичного измельчения до размера частиц 100-500 мм, станцию первичного удаления загрязнений, станцию вторичного измельчения для размера частиц 50-150 мм, станция вторичного удаления загрязнений, станция первичного гранулирования, станция первичной флотации, станция сушки, станция первичного оптического разделения (например, инфракрасная) и станция хранения, где переработанный пластик хранится в бункере для конечного продукта до дальнейшей обработки, такой как формование. Вращающееся сито, сепаратор черных металлов и/или удаление загрязнений вручную с использованием линии отбора могут использоваться на стадии первичного удаления загрязнений. Сепаратор цветных металлов, сепаратор воздуха и/или сепаратор пластиковой пленки могут использоваться в качестве вторичной стадии удаления загрязнений. На станции пластик гранулируется до размера частиц 10-50 мм.

Однако в известном решении используется иная линия, не обеспечивающая достаточной чистоты материалов, полученных из мягких контейнеров, загрязненных органическими загрязнителями.

Известно, выбранное в качестве прототипа решение (CN 103692572 A, опубл. 02.04.2014), в котором раскрыта многоступенчатая система очистки и переработки полипропилена закрытого типа. В известном изобретении раскрыта многоступенчатая система очистки полипропилена закрытого типа, которая состоит из конвейерной ленты, дробильной машины, тихоходной фрикционной очистительной машины A, машины для загрузки материала A, резервуара для осаждения A, загрузки материала, машины B, высокоскоростной машины для чистки трением, машины для низкоскоростной очистки трением B, машины для загрузки материала C, резервуара для осаждения B, машины для загрузки материала D, устройства для пластификации, устройства для сушки и склада материала, которые связаны друг с другом последовательно. Многоступенчатая система очистки и очистки полипропилена закрытого типа измельчает отходы полипропилена через дробильную машину; затем отходы полипропилена последовательно подвергаются низкоскоростной очистке трением, высокоскоростной очистке трением и вторичной низкоскоростной очистке трением, затем они пластифицируются и сушатся, так что полипропиленовые отходы могут быть эффективно отделены, очищены и переработаны.

Однако в известном решении используется иная линия, не обеспечивающая достаточной чистоты материалов, полученных из мягких контейнеров, загрязненных органическими загрязнителями.

Раскрытие изобретения

В одном аспекте раскрыт способ переработки загрязненных мягких контейнеров (МКР), содержащий этапы, на которых:

- измельчают и очищают пластиковые МКР от органических загрязнений с помощью линии переработки загрязненных контейнеров,

характеризующийся тем, что

- подают мягкий контейнер на разрыватель полотна с помощью средства подачи материала;

- подают разорванное полотно на грохот барабанного типа с помощью средства подачи материала;

- подают разорванное просеянное грохотом полотно в измельчитель роторного типа, снабженный фракционной решеткой, с помощью средства подачи материала;

- с помощью вакуумной центрифуги вытягивают измельченный пластик нужной фракции, одновременно очищают его от органических загрязнений и подают в ротационную мойку;

- промывают пластик и размачивают оставшиеся загрязнения с помощью ротационной мойки;

- подают массу пластика из ротационной мойки во фрикционную мойку;

- интенсивно полощут массу пластика во фрикционной мойке и подают ее в центрифугу отжима;

- с помощью центрифуги отжима направляют массу пластика в ротационную мойку;

- из ротационной мойки подают массу пластика на центрифугу отжима.

В дополнительных аспектах раскрыто, что из центрифуги отжима подают массу пластика в аэросушильный комплекс; из аэросушильного комплекса подают высушенную массу пластика в капсулятор, а из него в шнековый бункер-накопитель.

Основными задачами, решаемыми заявленным изобретением, являются измельчение МКР, многоэтапное очищение от органических загрязнителей, сушка и сбор очищенного пластика.

Сущность изобретения заключается в том, что для очистки МКР от органических загрязнителей их несколько раз измельчают, многократно очищают с помощью различных устройств, направленных на очистку от разных фракций загрязнителей, тщательно промывают, сушат и на выходе получают качественный материал, который можно гранулировать и затем повторно использовать.

Технический результат, достигаемый решением, заключается в реализации автоматической линии для обеспечения высокой степени очистки МКР, загрязненных органическими загрязнителями.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 показывает линию переработки МКР.

Фиг. 2 показывает вакуумную центрифугу.

Фиг. 3 показывает центрифугу отжима.

Осуществление изобретения

Известны различные варианты линий для очистки и переработки пластика бывшего в употреблении, загрязненного различными веществами. Чаще всего эти линии адаптированы под конкретный вид пластика, под конкретную степень загрязнения. Кроме того, подавляющее большинство таких линий адаптированы под жесткий пластик, имеющий достаточно большую толщину, и не могут работать с ткаными пластиковыми изделиями.

Заявленная линия адаптирована для переработки МКР, изготовленных из пропиленовой ткани, и загрязненных органическими загрязнениями.

Как правило, в переработке и предварительной очистке пластиковых отходов часто используется метод флотации - разделение на легкие и тяжелые фракции в воде. Так как в основном пластик имеет плотность и удельный вес меньше воды, то процессы очистки пластиковых отходов в основном базируются на этом методе.

В подавляющем большинстве случаев перерабатываются пластиковые тары из под строительных смесей, порошковых добавок используемых в металлургии, реже - из под растворимых в воде удобрений.

Переработчики, сталкиваясь с МКР из-под пищевых продуктов (мука, крупы, сахар, комбикорма, опил, бумага и т.д.), отказываются от их переработки, так как очистить их методом флотации не представляется возможным.

Разработчиками предлагается способ, обеспечивающий разделение волокон органических загрязнений и центробежное выдавливание органической массы. Предложенный способ обеспечивает на выходе очень чистый пластик, доля загрязнений в котором не превышает 0,005%, вне зависимости от исходного уровня загрязнений.

Линия для переработки МКР, загрязненных органическими загрязнениями, показана на фиг.1, она состоит из следующих элементов:

1 - ленточный или скребковый транспортер,

2 - разрыватель полотна,

3 - грохот барабанного типа,

4 - измельчитель роторного типа,

5 - вакуумная центрифуга,

6 - ротационная мойка,

7 - фрикционная мойка,

8 - центрифуга отжима,

9 - аэросушильный комплекс,

10 - капсулятор,

11 - шнековый бункер-накопитель.

Средство подачи материала представляет собой ленточный или скребковый транспортер 1 и служит для более удобной загрузки МКР в разрыватель полотна 2, грохот барабанного типа 3 и измельчитель 4 роторного типа.

Разрыватель 2 полотна служит для разрывания полипропиленовой ткани на куски среднего размера, чтобы можно было их предварительно очищать в грохоте 3 барабанного типа. Разрыватель 2 может быть реализован в виде по меньшей мере двух вращающихся цилиндров с множеством зацепов, МКР, попадая между ними, разрывается на множество кусков среднего размера, но не измельчается. В другом варианте Разрыватель содержит один цилиндр с зацепами, и он протаскивает МКР через множество пластин с зазубринами, разрывая МКР на множество кусков среднего размера.

Грохот 3 барабанного типа представляет собой сетчатый цилиндр, который вращается вокруг своей оси, поднимая и бросая куски загрязненных МКР, волоча их по стенкам, что приводит к осыпанию прилипшей грязи, мусора, камешков и т.п. Размер сетки цилиндра подбирается таким, чтобы гарантированно не допустить прохода через нее кусков МКР.

Во время прохождения грохота очищаемые куски МКР продвигаются к транспортеру 1, который направляет их в измельчитель 4 роторного типа. Измельчитель 4 посредством вращения роторов с лезвиями измельчает куски МКР до мелкой фракции, пригодной для очистки в ротационной мойке 6. Для повышения качества измельчения на измельчитель 4 подается вода, что позволяет предварительно размочить и лучше измельчить органические загрязнения. Измельчитель имеет фракционную решетку, которая не позволяет выпасть кускам недостаточного размера.

Вакуумная центрифуга 5 выполнена с возможностью вытягивать из измельчителя 4 только требуемую фракцию (5-100 мм), размер этой фракции определяется установленным на измельчителе фильтром предпочтительно выполненным в виде сетки, не пропускающей слишком большие куски, которые снова отправляются на измельчитель 4.

Центрифуга 5 подает измельченные МКР на ротационную мойку 6, которая представляет собой цилиндр внутри которого вращается шнек и в который подается вода (в некоторых вариантах с моющим раствором). Измельченный пластик попадает на шнек и протягивается по всей длине мойки, что приводит к очищению сырья путем флотации. Инородные включения (метал, песок и т.д.) удаляются за корпус мойки 6.

Шнек ротационной мойки 6 перемещает промытую массу пластика на вход фрикционной мойки 7. Фрикционная мойка 7 необходима для активной мойки измельченного полимерного сырья. В мойке 7 сырье отмывается посредством вращения ротора, на котором установлены лопатки. Вращение ротора на высоких оборотах создает активное перемещение и трение полимерного материала в мойке 7. Также в фрикционную мойку 7 подается вода или моющий раствор. Отмытая грязь вымывается через перфорированное сито. Грязная жидкость удаляется через сливной патрубок. Предварительно обезвоженный (с влажностью до 40%) материал выгружается через выгрузное окно.

Из выгрузного окна отмытый полимерный материал попадает в центрифугу 8 отжима. Центрифуга 8 удаляет около 95% жидкости и вместе с ней загрязнений. После центрифуги 8 доля загрязнений не превышает 0,5%.

После центрифуги 8 пластик еще раз проходит ротационную мойку 6 и фрикционную мойку 8, после которых в пластике по существу не остается загрязнений, которые мешают его дальнейшему использованию.

После вторичной мойки пластик сушится в аэросушильном комплексе 9, где влажный материал перемешивается с горячим воздухом в трубопроводе длиной около 30 м., при этом оставшаяся влага испаряется, и сухой материал поступает в капсулятор 10. Капсулятор 10 предназначен для уплотнения всех видов пленочных и тканых отходов полимеров (ПЭТ, полипропилен, ПВХ, ПА, ПВД, ПНД, ПС и прочих) до состояния пригодного для последующей грануляции, литья под давлением, экструзии.

После капсулятора 10 материал поступает в бункер-накопитель 11 шнековый для сбора и хранения до момента выгрузки.

Этап второго прохождения через ротационную мойку 6 и фрикционную мойку 8 может быть опциональным, если на вход линии переработки попадают не сильно загрязненные МКР, то после первой ротационной мойки 6 и фрикционной мойки 8 сырье сразу может быть направлено в аэросушильный комплекс 9.

В линии на фиг. 1 используется вакуумная центрифуга 5, которая представляет собой пневмотранспорт с дополнительной камерой сброса жидкости. Она служит для откачки измельченных пластиковых отходов поступающих с водой из измельчительного оборудования (дробилка, шредер, мельница и т.п.). В отличие от пневмотранспорта вакуумная центрифуга 5 имеет камеру сброса жидкости с перфорированной поверхностью и дополнительные ряды лопаток на турбине, которые расположены в зоне камеры сброса жидкости. При вращении более 2000 об/мин. Лопатки разделяют размоченные волокна органических загрязнений и производят значительный сброс (около 50%) загрязнений и жидкости сквозь отверстия перфорированной поверхности камеры сброса. Далее сырье под действием центробежной силы и мощного потока воздуха, а также благодаря заданному углу направления лопастей перемещается в камеру выгрузки, и далее перемещается на следующий этап переработки.

Используемая на линии очистки центрифуга 8 отжима представляет собой турбину с лопатками окольцованную перфорированным листом. Турбина, вращаясь со скоростью более 2000 об/мин, создает центробежную силу, и влажное сырье прижимается к стенкам перфорированной оболочки, тем самым жидкость с загрязнениями под действием центробежной силы выталкивается сквозь отверстия перфорированной оболочки (выталкивается около 95% жидкости), при этом частицы пластика остаются на внутренней поверхности оболочки. Далее частицы пластика, направляемые наклоном лопаток, перемещаются вдоль оси турбины и попадают в зону пневмовыгрузки, и поступают на следующий этап переработки.

Таким образом, на этом этапе очистки с частичек пластика отделяется значительное количество загрязненной жидкости и частиц загрязнений.

Работа всей линии

Ленточным транспортером 1 материал подается на разрыватель 2 полотна, где происходит процесс надрезания и разрывания полотна МКР. Этот процесс позволяет осуществить доступ к внутренней (наиболее загрязненной) поверхности полотна МКР.

Затем так же ленточным транспортером надорванное полотно поступает в грохот 3 барабанного типа, где происходит просеивание полотна и освобождение от значительной части загрязнений. Далее просеянное полотно ленточным транспортером подается в измельчитель 4 роторного типа, оснащенный режущими ножами и фракционной решеткой, позволяющей достичь частиц необходимого размера. Также в измельчитель 4 подается вода, и прочес измельчения происходит в обогащенной каплями жидкости среде. Это позволяет предварительно размочить и измельчить не только пластик, но и органические загрязнения.

Из измельчителя 4 пластик нужной фракции вытягивается вакуумной центрифугой 5, в которой происходит процесс расщепления волокон загрязнений и их частичное удаление. На следующем этапе очистки материал поступает в ротационную мойку 6, где происходит промывание пластика и размачивание оставшихся загрязнений. Затем интенсивное полоскание во фрикционной мойке 7.

После предварительной очистки происходит почти полное отделение жидкости от пластика (около 95%) в центрифуге 8 отжима. Доля загрязнений при этом может не превышать 0,5%. Затем процесс полоскания в ротационной мойке и отделения жидкости в центрифуге 8 отжима повторяется, что позволяет добиться максимальной степени очистки пластика от загрязнений. Но пластик при этом остается влажным (доля влаги составляет до 5%).

Поэтому следующим этапом технологического процесса является окончательное осушение пластика. Пластик поступает в аэросушильный комплекс 9, где влажный материал перемешивается с горячим воздухом, перемещается по трубопроводу длиной около 30 м., при этом оставшаяся влага испаряется и сухой материал поступает в капсулятор 10. В капсуляторе 10 материал благодаря уплотнению роликами и движению через формирующую фильеру значительно уменьшается в объеме и становится сыпучим, после чего поступает в шнековый бункер-накопитель 11.

Подготовленный таким образом материал готов к дальнейшей стадии переработки: термическому гранулированию.

Каждый этап переработки подготавливает МКР для следующего этапа очистки, чтобы на выходе получить чистое сырье. Без предварительного измельчения в разрывателе 2 грохот 3 не сможет очистить полотно от самых крупных и тяжелых загрязнений, без такого очищения, измельчитель 4 роторного типа может быстро выйти из строя, так как в него будет попадать много грязи, камушков и подобного твердого мусора. Если подавать на ротационную мойку 6 слишком грязный материал, то на ее выходе будет слишком много налипшей грязи, которая перейдет во фрикционную мойку и т.д. Все этапы заявленного способа являются неотъемлемыми для получения сырья по существу без загрязнений, которое можно использовать во вторичном производстве с сохранением высокого качества получаемой продукции.

Предложенная линия обеспечивает непрерывный цикл переработки и очистки загрязненных МКР. Линия функционирует без необходимости постоянного участия персонала в процессе переработки и очистки пластика за счет оптимально подобранных под задачу элементов линии, исключение любого из элементов приводит к существенному ухудшению качества конечного продукта.

Подбирая параметры элементов 1-11, а также скорость подачи МКР на вход линии можно обеспечить любую производительность линии переработки МКР на фиг. 1. В заявке не раскрывается конкретных значений мощностей или размеров каждого из элементов (1-11), так как вариантов может быть множество, все они зависят, прежде всего, от требуемой производительности линии.

Для улучшения качества удаления загрязнений на ротационной и/или фрикционной мойке может использоваться нагретая до 40, 50 или 60 градусов вода.

Варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами осуществления, специалисту в области техники, на основе изложенной в описании информации и знаний уровня техники, станут очевидны и другие варианты осуществления изобретения, не выходящие за пределы сущности и объема данного изобретения.

Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.

Способы, раскрытые здесь, содержат один или несколько этапов или действий для достижения описанного способа. Этапы и/или действия способа могут заменять друг друга, не выходя за пределы объема формулы изобретения. Другими словами, если не определен конкретный порядок этапов или действий, порядок и/или использование конкретных этапов и/или действий может изменяться, не выходя за пределы объема формулы изобретения.

Несмотря на то, что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать более широкое изобретение, и что данное изобретение не должно ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку различные другие модификации могут быть очевидны специалистам в соответствующей области.

Признаки, упомянутые в различных зависимых пунктах формулы, а также реализации раскрытые в различных частях описания могут быть скомбинированы с достижением полезных эффектов, даже если возможность такого комбинирования не раскрыта явно.

Изобретение может быть использовано для регенерации пластиков. Способ переработки загрязненных мягких контейнеров включает стадии, на которых загрязненные мягкие контейнеры подают с помощью средства подачи 1 на разрыватель полотна 2, после которого разорванное полотно подают на грохот барабанного типа 3. Просеянное грохотом полотно подают в измельчитель роторного типа 4, снабженный фракционной решеткой. С помощью вакуумной центрифуги 5 вытягивают измельченный пластик и одновременно очищают его от органических загрязнений. Затем измельченный пластик последовательно подают в ротационную 6 и фрикционную 7 мойки. Промытый пластик отжимают в центрифуге 8 и повторно направляют в ротационную мойку 6. На заключительном этапе очищенный пластик отжимают в центрифуге 8. Технический результат заключается в улучшении очистки загрязненных мягких контейнеров. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ переработки загрязненных мягких контейнеров (МКР), содержащий этапы, на которых измельчают и очищают пластиковые МКР от органических загрязнений с помощью линии переработки загрязненных контейнеров, характеризующийся тем, что:

- подают мягкий контейнер на разрыватель полотна с помощью средства подачи материала;

- подают разорванное полотно на грохот барабанного типа с помощью средства подачи материала;

- подают разорванное просеянное грохотом полотно в измельчитель роторного типа, снабженный фракционной решеткой, с помощью средства подачи материала;

- с помощью вакуумной центрифуги вытягивают измельченный пластик фракции размером 5-100 мм, одновременно очищают его от органических загрязнений и подают в ротационную мойку;

- промывают пластик и размачивают оставшиеся загрязнения с помощью ротационной мойки;

- подают массу пластика из ротационной мойки во фрикционную мойку;

- полощут массу пластика во фрикционной мойке и подают ее в центрифугу отжима;

- с помощью центрифуги отжима направляют массу пластика в ротационную мойку;

- из ротационной мойки подают массу пластика на центрифугу отжима.

2. Способ по п.1, в котором из центрифуги отжима подают массу пластика в аэросушильный комплекс.

3. Способ по п.2, в котором из аэросушильного комплекса подают высушенную массу пластика в капсулятор, а из него в шнековый бункер-накопитель.